А. А. Новик,
ООО "Ультразвуковая техника - ИНЛАБ"
т.(812) 329-4961, факс 329-4962
E-mail: inlab@utinlab.ru
Ультразвуковая ударная обработка металлоконструкций
"Наступил век пластических материалов, век композитных материалов" - такие лозунги мы неоднократно слышали
и слышим в ХХ и ХХI веке. Но железный век продолжается: мосты и акведуки, газопроводы и нефтепроводы,
морские нефтедобывающие платформы, корпуса судов и танкеров, рамы электровозов и тепловозов, каркасы высотных
зданий и корпуса машин, водогрейные и паровые котлы - без металлоконструкций из стали невозможно представить
ни одно направление человеческой деятельности.
Существуют разные способы соединений стальных деталей в металлоконструкцию:
- склеивание металлоконструкций - достаточно экзотическое соединение и его применение пока ограничено;
- пайка - имеет ряд технологических ограничений;
- болтовое соединение - вид соединения, подразумевающий возможную разборку. В сложных металлоконструкциях болтовое соединение требует большого количества ручного труда;
- клепаное соединение - образует неразрывное соединение деталей. С точки зрения прочностных параметров одно из лучших соединений, но мало технологично и, опять же, значительные затраты ручного труда.
Самый прогрессивный метод соединения стальных деталей - сварка: прочное неразъемное соединение деталей из стали.
Наибольшее распространение при изготовлении металлоконструкций получила электросварка.
Практика изготовления сварных конструкций из разных марок сталей и сплавов показывает, что получаемые сварные соединения
часто имеют иные прочностные характеристики, чем основной металл. Кроме того, образование собственных напряжений изменяет
запас пластичности сварных соединений, а остаточные деформации, вызванные сваркой, искажают размеры сварных изделий.
Перечисленные факторы являются основными специфическими недостатками, свойственными в той или иной мере всем известным процессам сварки.
С целью уменьшения влияния указанных недостатков на качество сварных конструкций применяются разные технологические приемы,
осуществляемые в процессе сварки или после нее. Применяется подогрев, используется определенная последовательность наложения швов,
вводятся ультразвуковые колебания в сварочную ванну и т.д.
После сварки, для улучшения качества структуры металла и ее стабилизации, снижения деформаций и собственных напряжений, применяется
термическая или иная обработка сварных изделий или сварных соединений (теплом или холодом, обкатка сварных соединений роликами,
проковка сварных швов и др.)
Все перечисленные виды обработки усложняют технологию изготовления металлоконструкций и, кроме того, не всегда являются допустимыми,
особенно в конструкциях, выполняемых из термически обработанных металлов или металлов, склонных к образованию хрупких структур.
Помимо этого, указанные виды обработки не устраняют всех недостатков сварочного соединения.
Ультразвуковые колебания оказывают сильное воздействие на металл в твердом состоянии. Известно, что ультразвуковая проковка швов
специальным инструментом позволяет снизить собственные напряжения и стабилизировать структуру металла в сварном соединении.
На основании этого была разработана и изготавливается ультразвуковая установка для обработки сварных изделий.
Установка ИЛ100-16 "Технологический комплекс "Шмель" предназначена для упрочняющей обработки сварных соединений металлоконструкций и
трубопроводов, эксплуатируемых при переменных нагрузках, методом ударного деформирования на ультразвуковой частоте.
Метод ультразвуковой обработки сварных соединений позволяет:
- улучшить структуру металла и стабилизировать ее;
- создать на обрабатываемой поверхности упрочняющий слой с повышенной сопротивляемостью к образованию трещин;
- уменьшить деформации вызванные сваркой;
- снизить концентрации напряжений нагрузки в соединении;
- уменьшить деформации протекающие со временем и стабилизировать свойства металла и соединения (искусственное старение);
- создать выгодное перераспределение остаточных сварочных напряжений в сварном шве и околошовной зоне;
- уменьшить собственные напряжения в соединении;
- повысить циклическую долговечность сварного соединения до уровня основного металла.
Применение ультразвуковой ударной обработки оказывает комплексное воздействие на сварное соединение и значительно увеличивает
применяемость сварных соединений при изготовлении металлоконструкций.
Установка состоит из ультразвукового инструмента, блока электроники и соединительных элементов.
Для обеспечения работы в цеховых и полевых условиях, установка оснащена встроенной системой охлаждения.
Базовая поставка инструмента - четыре иглы-ударника диаметром 3 мм в один ряд. Возможны другие варианты комплектации инструмента
по желанию заказчика. Глубина поверхностно-пластического деформирования (ППД) до 1,5 мм (создание сжимающих напряжений), взаимодействие
на уровне дислокаций - до уровня эффективного прохождения ультразвуковой волны, т.е. практически на всю толщину обрабатываемого металла.
Возможна обработка любых металлов и сплавов.
Применение установки ИЛ100-16 "Технологический комплекс "Шмель" позволяет не только улучшить свойства сварных соединений традиционных
металлоконструкций и трубопроводов, но и применять сварные соединения там, где ранее они были неприменимы: при изготовлении станин, рам и
корпусов ответственных агрегатов и машин; при изготовлении рам автомобильной, железнодорожной и строительной техники; при обработке сварных
швов не только сталей на основе железа, но и для обработки сварных швов высокотехнологичных сплавов на основе титана, молибдена, алюминия и др.
Рисунок. Ультразвуковая ударная обработка сварного шва.
Установка выпускается на основании патентов РФ на полезную модель №43491, №41649 и на изобретение №2266805.
|
